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第62屆--民國111年

新竹溫泉秘境

本研究主要為調查新竹所有的野溪溫泉,含清泉、秀巒、泰崗與小錦屏四地野溪溫泉,探討溫泉露頭的泉況、溫泉水質與溫泉功效。我們以溫泉的溫度、酸鹼值、固體溶解量作為露頭泉況調查項目,以溫度、酸鹼值、固體溶解量、導電率、鹽度、腐蝕性與元素含量作為溫泉水質檢測項目,以白皙度、彈性、含油量與含水量檢測手部在浸泡溫泉水與自來水後,將皮膚所測得的數值。 透過數據與圖表的整理,我們發現溫泉露頭的泉況與中央地質調查所所公告之數值有差異;隨著溫度的改變,溫泉水質也會有不同的數值變化;四地溫泉皆具輕微腐蝕性,且清泉與泰崗的氰尿酸含量高於安全標準;溫泉對於皮膚含油量的影響較明顯,在白皙度、彈性與含水量則與自來水無太大差異。

回到白堊紀的海中時空

白堊紀曾經歷漫長海水滯留以及由隕石撞擊所帶來大量似浮石物質在海洋中擴散。本研究透過模擬試驗配合野外觀察與水樣分析,探索海洋生物若再次遭逢白堊紀兩類極端環境因子所可能產生的後續效應。研究結果顯示長期停滯試驗超過半年,氧化還原電位、溶氧數值將難以經由光合作用恢復,藻類更會逐漸衰老瀕死。因此海水若長期滯留將導致水質劣化、藻類生理衰退。然而衰老藻類若能伴隨健康藻類群體將有助恢復部分生理功能,因此環境復原對於災變衝擊後藻類生理恢復運作相當重要。浮石進入海洋約重量比千分之28.6就足以造成海水黏度高於血液的15mPa·s;研究中亦證明浮石可能為海星帶來衰弱症病原;因此特大浮石事件會同時經由化學與生物層面影響海洋生態。

及時「溝」通—建置校園24小時水位偵測系統

我們學校之前是埤塘,地勢較低,因此,只要下大雨,水溝就會淹水。我們調查了學校常淹水的地點,發現水溝在大豪雨時,大約15分鐘就會淹水。我們詢問總務主任得知,一個可以24小時偵測水位並且上傳至相關人員手機的水位感測器,大概需要20至30萬元。所以我們決定自行製作一個適合學校地形且便宜的24小時水位感測器。在感測器方面選擇了超音波感測器而不是水位感測器,因為它具有測量距離較大(約2~230公分)和數值非常穩定等優點,另外抽水馬達(模擬工業馬達)是運用繼電器控制,未來實際場域可以裝上工業用的抽水馬達來使用。軟體方面利用Motoduino寫程式,來進行ThingSpeak 24小時監控,最後利用IFTTT傳至相關人員的LINE。

多邊形之邊長依等比例切割之面積比值探討

本研究先利用「直角坐標、畢氏定理、全等、相似、三角函數」等基本概念,探討正多邊形之邊長依逆時針方向等比例m:n切割之面積比值(以下均簡稱為母子多邊形之面積比值)。我們依序研究母子正三角形、正方形、正五邊形及正六邊形之面積比值,接著透過母子正多邊形之切割線,推導出任意母子正多邊形之面積比值均為定值(此值只與m,n,θ相關)。最後,我們為了探討更多元廣泛的凸多邊形議題,於是運用「解析幾何、海龍公式、行列式、測量員(surveyor)面積公式、單位向量、線性轉換」等概念,順利推導出母子任意三角形、任意四邊形之面積比值均為定值,而此值只需用m、n表示。以上研究結果均已透過GSP繪圖軟體、Excel軟體獲得相關檢驗,正確無誤。

繩奇摩力步步升

自然老師在力與運動的課堂上進行科學展示,在繩子上裝紙片拉一拉就往上跑,到底是什麼原因?充滿好奇的我,呼朋引伴進行實驗討論,我們改變拉繩的距離、拉繩的頻率、不同的爬繩長度、不同材質的繩子、紙盒重量不同、吸管角度不同、吸管長度不同和紙盒裝上不同粗細吸管,實驗結果都會影響繩子與吸管之間產生的摩擦力。但相同材質不同粗細的棉繩在實驗結果上沒有明顯差異性,是一種意外的發現。 原來當一位科學家不難,只要把生活中的細節都當作探索,是可以累積很特別的學習經驗,並應用在生活中就是加分,這次實驗如果可應用在疫情下往高處輸送糧食、補給品,又可以幫助更多的人。也是使我們進步的動力來源,科學始終來自於人性。

纏蝕鯨豚—— 露脊鼠海豚在馬祖的擱淺研究

本研究主要利用資料分析,了解影響露脊鼠海豚擱淺的原因;並且使用動態模擬實驗,了解露脊鼠海豚在海上被動漂移的路線和擱淺的分布情形。 研究結果顯示,1.在人為活動中,海漂垃圾堆積與鯨豚擱淺具有最大的相關性,但是不具有因果關係.從露脊鼠海豚的死因研究推論,漁業混獲與遭受撞擊(船擊)才是致命的因素。2.牛角澳有穩定的擱淺數量且包含幼體,可能與靠近露脊鼠海豚棲息、育幼活動場域有關.

角平分線的「正交一點」可以不止這樣 - n邊形中角平分線正交的性質探討

本研究從每組間隔a(aϵΝ )個內角的二條角平分線皆正交之不規則邊長n邊形中,發現在a+5邊形開始產生第一個內分角圓內接四邊形。研究從2a+5邊形開始,做為變動角的∠A0及∠An-1之兩角和與其他固定式內角之間出現的規律關係,並探討到4a+5邊形。研究找出在這些條件下的n邊形中「內分角圓內接四邊形」個數、正交點數與n、a的關係一般式。若將該n邊形邊長改為等差關係後,設定第一邊邊長為p,邊長增加的公差為d,在每個固定式內角皆為平均角度時,藉由設定基準高、判別高、平行距為工具,發現最多可作到4a+4邊形。研究亦發現正交點間的距離與a、d有特殊的關係,且在探討正交點間的距離時,找出可由一條恆等式來呈現基準高、平行距和正交點距離彼此的關係更為精簡。

適應地形之運輸裝置的行動機構與遠端控制研究

運輸裝置在不同結構設計下,獲以下結論: 一、重心位置影響:電池盒在前方速率穩定,平面折返走時,電池盒前上最快;上下坡折返走,在前下最快。 二、最佳機型:曲柄位置為右下,固定桿9cm、前腿4cm、曲軸6cm、連桿13cm的配置最佳。 三、腳底設計對運輸裝置上下坡:以全止滑比較快,平面腳底比較快,能使運輸裝置走得最快。 四、曲軸長度:運輸裝置之前腳曲軸越長,前腿移動圈圈越大,而後腳移動的步伐越長。 五、後腿支點:運輸裝置後腿位置越高,後腳移動路徑越長。 六、爬坡角度:最佳機型的運輸裝置,能順利地爬上20度的坡度。 七、運輸裝置在不同障礙物下:間距為2.5公分時,速率最快;障礙物高度越高,速率越慢;人工步道之石頭高度>1.5公分時速度變慢。

過氧化鈦應用於檢量線及光觸媒之合成

安一直是當前重要課題。本研究為了偵測殘留的鹼性魚浮靈,利用檸檬酸鹽做為緩衝液,製作Ti4+-H2O2檢量線系統,除了可以用來快速定量殭屍蝦是否超標,實驗亦將其應用於鑑別本研究自製光觸媒分解魚浮靈的效能。 為了實際解決被檢驗出的殭屍蝦問題,實驗開發雙氧水共熱方法來製作二氧化鈦,以硫酸鈦作為水相鈦來源,並尋找最佳的檸檬酸添加比例來合成,實驗發現:在製程中添加檸檬酸有助於製作效能更好的光觸媒,分解水中的過氧化氫更加快速。實驗也進一步探討了過氧化氫的分解級數,實驗發現魚浮靈一旦殘留在水中,會存在較長一段時間。 實驗也測試了製作魚浮靈檢驗試紙的可行性,肉眼的偵測極限可及6ppm左右。未來可望整合這些技術,為環境盡一份心意。

具備感測器融合之智慧義肢

中華民國在110年3月的統計數據,神經、肌肉、骨骼之移動相關構造及其功能具有障礙之人口共計35.2萬人,他們都可能有需要義肢的需求。傳統的義肢通常具有外觀、方便性、適應性等的問題,使用上也相對吃力且僅能完成一些基本的肢體動作。在我們的研究中,針對了幾點進行設計:具有革命性的義肢功能、方便且易於使用的介面、輕量且美觀的3D列印義肢。 此研究以「上肢義肢」為出發點,做出讓殘疾人士在使用上,更有自主意識操作的智慧義肢。使用者可以在手機藍牙端收到「手指馬達訊號」、「壓力訊號」與「肌電訊號」等資訊,透過以上這些數據,使用者將可以更明確地感受到義肢就像是自己身體的一部分,讓義肢更具人性化與智慧化。